HRP970160A2 - Method for providing a secure communication between two devices and application of this method - Google Patents

Description

Translated fromCroatian

Postupak kojim se omogućava sigurna komunikacija između dva uređaja i primjena navedenog postupka.A procedure that enables secure communication between two devices and the application of the mentioned procedure.

Ovaj izum odnosi se na postupak kojim se omogućava sigurna komunikacija između dva uređaja, posebice između uređaja koji se koriste u TV sustavu s karticom.This invention relates to a method that enables secure communication between two devices, especially between devices used in a TV system with a card.

U TV sustavu s karticom, svaki korisnik općenito posjeduje dekoder za dešifriranje izvornog signala, pri čemu taj dekoder sadrži modul za uvjetovani pristup te inteligentnu karticu za dešifriranje poruka za kontrolu i upravljanje ovlaštenjem. Kako bi se spriječilo neovlašteno korištenje dekodera za dešifriranje izvornog signala, važno je na primjer, spriječiti prespajanje između ovlaštene i neovlaštene inteligentne kartice.In a card TV system, each user generally owns a decoder for decoding the source signal, which decoder contains a conditional access module and an intelligent card for decoding messages for control and authorization management. In order to prevent unauthorized use of the decoder to decipher the original signal, it is important, for example, to prevent the connection between an authorized and an unauthorized intelligent card.

Svrha je izuma osigurati postupak gore navedenog tipa gdje je komunikacija između dva uređaja, npr. modula za kontrolu pristupa i inteligentne kartice ili dekodera i modula za uvjetovani pristup, uspostavljena na takav način da je prespajanje između ovlaštenih i neovlaštenih uređaja nemoguće.The purpose of the invention is to provide a procedure of the above-mentioned type where communication between two devices, for example an access control module and an intelligent card or a decoder and a conditional access module, is established in such a way that switching between authorized and unauthorized devices is impossible.

U skladu s izumom, osigurava se postupak naznačen time da prvi uređaj generira slučajan ključ (Ci) i prenosi navedeni ključ drugom uređaju u prvoj poruci šifriranoj javnim ključem pri čemu navedeni drugi uređaj dešifrira prvu šifriranu poruku pomoću odgovarajućeg tajnog ključa kako bi rekonstruirao navedeni slučajni ključ (Ci) koji se koristi za daljnje šifriranje i dešifriranje poruka između tih dvaju uređaja.According to the invention, a method is provided characterized in that a first device generates a random key (Ci) and transmits said key to a second device in a first message encrypted with a public key, wherein said second device decrypts the first encrypted message using a corresponding secret key to reconstruct said random key (Ci) which is used to further encrypt and decrypt messages between those two devices.

U skladu s izumom ovaj postupak se može primijeniti u dekoderu za TV sustav s karticom gdje se navedeni dekoder sastoji od modula za uvjetovani pristup i inteligentne kartice a pri čemu je navedeni postupak primijenjen kako bi se osigurala sigurna komunikacija između modula za kontrolu pristupa i inteligentne kartice ili između dekodera i modula za uvjetovani pristup.In accordance with the invention, this method can be applied in a decoder for a TV system with a card, where said decoder consists of a conditional access module and an intelligent card, and where said method is applied to ensure secure communication between the access control module and the intelligent card or between the decoder and the conditional access module.

Izum nadalje određuje dekoder za TV sustav s karticom koji se sastoji od modula za uvjetovani pristup i inteligentne kartice pri čemu navedeni modul za uvjetovani pristup ima sposobnost generiranja slučajnog ključa (Ci), šifriranja navedenog ključa u prvoj šifriranoj poruci metodom javnog ključa, prenošenja prve šifrirane poruke do inteligentne kartice koja ima sposobnost primiti i dešifrirati prvu šifriranu poruku kako bi rekonstruirala navedeni slučajni ključ, šifrirati prijenos podataka prema modulu za uvjetovani pristup korištenjem navedenog slučajnog ključa a pri čemu je navedeni modul za uvjetovani pristup u stanju dešifrirati podatke primljene od inteligentne kartice.The invention further defines a decoder for a TV system with a card consisting of a conditional access module and an intelligent card, wherein said conditional access module is capable of generating a random key (Ci), encrypting said key in the first encrypted message using the public key method, transmitting the first encrypted messages to a smart card capable of receiving and decrypting the first encrypted message to reconstruct said random key, encrypting data transmission to the conditional access module using said random key, wherein said conditional access module is capable of decrypting the data received from the smart card.

U daljnjem izlaganju izuma navedeni dekoder sastoji se od modula za uvjetovani pristup te inteligentne kartice pri čemu je dekoder sposoban generirati slučajan ključ (Ci), šifrirati taj ključ u prvoj kodiranoj poruci korištenjem tehnike javnog ključa, prenijeti tu šifriranu poruku do modula za uvjetovani pristup, a pri čemu je navedeni modul za uvjetovani pristup sposoban prihvatiti i dešifrirati tu prvu šifriranu poruku kako bi na taj način rekonstruirao navedeni slučajni ključ te nadalje šifrirati prijenos podataka prema dekoderu korištenjem istog slučajnog ključa, a pri čemu navedeni dekoder ima sposobnost dešifrirati podatke primljene na taj način od modula za uvjetovani pristup.In the further presentation of the invention, said decoder consists of a conditional access module and an intelligent card, whereby the decoder is able to generate a random key (Ci), encrypt that key in the first coded message using the public key technique, transmit that encrypted message to the conditional access module, and wherein said conditional access module is capable of accepting and decrypting that first encrypted message in order to thereby reconstruct said random key and further encrypt the data transmission to the decoder using the same random key, and wherein said decoder is capable of decrypting the data received on that way from the conditional access module.

Izum će nadalje biti potkrijepljen nacrtima u kojima je tehnika izuma izložena u primjeni na IV sustav s karticom.The invention will further be supported by drawings in which the technique of the invention is set forth as applied to an IV card system.

Slika 1 prikazuje blok dijagram realizacije dekodera u skladu s ovim izumom.Figure 1 shows a block diagram of an embodiment of a decoder in accordance with the present invention.

Slika 2 prikazuje slijed koraka u realizaciji tehnike ovog izuma.Figure 2 shows the sequence of steps in the implementation of the technique of this invention.

Na sl. 1 prikazan je u shematskom obliku blok dijagram dekodera za TV sustav s karticom, gdje se signali koji nose digitalnu informaciju šifriraju korištenjem kontrolne riječi u skladu s npr. Eurocrypt standardom. U ovoj realizaciji dekoder se sastoji od demodulatora 1, demultipleksera 2, i jedinice za dekompresiju 3. Dekoder sadrži nadalje modul za uvjetovani pristup ili CAM 4 i inteligentnu karticu 5 koja se može utaknuti u priključni utor modula za uvjetovani pristup 4. Nadalje, dekoder je opremljen mikroprocesorom 6 u svrhu konfiguracije i upravljanja.Fig. 1 shows a schematic block diagram of a decoder for a TV system with a card, where signals carrying digital information are encrypted using a control word in accordance with, for example, the Eurocrypt standard. In this embodiment, the decoder consists of a demodulator 1, a demultiplexer 2, and a decompression unit 3. The decoder also contains a conditional access module or CAM 4 and an intelligent card 5 that can be plugged into the connection slot of the conditional access module 4. Furthermore, the decoder is equipped with microprocessor 6 for configuration and management purposes.

Modul za uvjetovani pristup 4 opremljen je jedinicom za dešifriranje 7 i mikroprocesorom 8 s memorijom 9. Inteligentna kartica 5 sadrži mikroprocesor 10 s memorijom 11.Conditional access module 4 is equipped with decryption unit 7 and microprocessor 8 with memory 9. Intelligent card 5 contains microprocessor 10 with memory 11.

Kako način rada gore navedenih dijelova dekodera nije predmet ovog izuma, to se on neće ovdje detaljno opisivati. Tipično, signal primljen na demodulatoru 1 je modulirani slijed podataka između 950 MHz i 2050 MHz. Izlaz iz demodulatora 1 je šifrirani slijed digitalnih podataka koji se privode do CAM 4 a jedinici za dešifriranje 7 će biti dozvoljeno da dešifrira ovaj šifrirani slijed podataka pod uvjetom da je utaknuta autorizirana inteligentna kartica odnosno da je korisnik ovlašten za prijem programa. Dešifrirani slijed podataka demultipleksira se demultiplekserom 2 te dekomprimira i pretvara u originalni analogni tonski i video signal pomoću jedinice za dekompresiju 3.Since the mode of operation of the above mentioned parts of the decoder is not the subject of this invention, it will not be described in detail here. Typically, the signal received at demodulator 1 is a modulated data sequence between 950 MHz and 2050 MHz. The output from the demodulator 1 is an encrypted sequence of digital data that is fed to the CAM 4 and the decryption unit 7 will be allowed to decrypt this encrypted data sequence provided that an authorized intelligent card is inserted, i.e. the user is authorized to receive the program. The decoded data sequence is demultiplexed by the demultiplexer 2 and decompressed and converted into the original analog audio and video signal by the decompression unit 3.

Kod TV sustava s karticom, kontrolna riječ potrebna za dešifriranje prenosi se do korisnika u tzv. porukama za kontrolu ovlaštenja koje sadrže kontrolnu riječ šifriranu korištenjem servisnog ključa.With a TV system with a card, the control word required for decryption is transmitted to the user in the so-called authorization control messages containing a control word encrypted using a service key.

Ovaj servisni ključ upisuje se u memoriju 11 inteligentne kartice 5 npr. pomoću tzv. poruke za upravljanje ovlaštenjem. Za vrijeme svog rada CAM 4 prenosi poruke za kontrolu ovlaštenja do mikroprocesora 10 u inteligentnoj kartici 5 kako bi mikroprocesor 10 mogao obraditi poruku za upravljanje ovlaštenjem te izlučiti kontrolnu riječ. Nakon toga, inteligentna kartica 5 vraća dešifriranu kontrolnu riječ cio CAM 4 tako da je sada dozvoljeno jedinici za dešifriranje 7 da dešifrira digitalni slijed podataka dobiven od demodulatora 1.This service key is written into the memory 11 of the intelligent card 5, for example, using the so-called authorization management messages. During its operation, the CAM 4 transmits authorization control messages to the microprocessor 10 in the intelligent card 5 so that the microprocessor 10 can process the authorization control message and extract the control word. After that, the intelligent card 5 returns the decrypted control word to the CAM 4 so that the decryption unit 7 is now allowed to decrypt the digital data sequence received from the demodulator 1.

Kako bi se spriječilo korištenje neovlaštene inteligentne kartice 5 u kombinaciji s CAM 4 važno je osigurati sigurnu komunikaciju između CAM 4 i inteligentne kartice 5. U skladu s ovim izumom koristi se slijedeći postupak za osiguranje takve sigurne komunikacije. Koraci pri realizaciji ovog postupka prikazani su na slici 2. Kada je inteligentna kartica utaknuta u dekoder, mikroprocesor 8 u CAM 4 proizvest će dva slučajna broja Ci i A. Mikroprocesor 8 će u prvoj poruci šifrirati slučajne brojeve Ci i A korištenjem javnog ključa iz CAM 4. Tako dobivena prva poruka prenosi se do inteligentne kartice 5 a mikroprocesor 10 će dešifrirati tu prvu poruku korištenjem tajnog ključa iz CAM 4. Nakon toga, mikroprocesor 10 vratiti će drugu poruku do CAM 4 pri čemu je sadržaj te poruke slučajni broj A šifriran brojem Ci korištenim kao ključ za šifriranje. Mikroprocesor 8 iz CAM 4 dešifrira ovu drugu poruku i provjerava ispravnost broja A. Ako je slučajni broj A zaista ispravan, može se dakle pretpostaviti da je utaknuta inteligentna kartica ovlaštena, pa će CAM 4 prosljeđivati poruke za upravljanje ovlaštenjem koje sadrže šifriranu riječ za kontrolu ovlaštenja do inteligentne kartice 5 koja će obraditi poruku za kontrolu ovlaštenja i izlučiti kontrolnu riječ na konvencionalan način. Međutim u povratnoj poruci do CAM 4 inteligentna kartica će proslijediti izlučenu kontrolnu riječ šifriranu ključem Ci a ove kontrolne riječi dešifrirat će mikroprocesor 8 korištenjem istog ključa Ci. Čim netko pokuša zamijeniti utaknutu inteligentnu karticu 5 drugom karticom, na primjer zamjenom ovlaštene inteligentne kartice 5 neovlaštenom karticom, CAM 4 će trenutno ustanoviti ovu promjenu jer Ci neće biti poznat novoj inteligentnoj kartici pa CAM 4 više neće moći dešifrirati povratne poruke koje sadrže kontrolnu riječ. Prema tome jedinica za dešifriranje 7 biti će onemogućena.In order to prevent the use of an unauthorized intelligent card 5 in combination with the CAM 4, it is important to ensure secure communication between the CAM 4 and the intelligent card 5. In accordance with the present invention, the following procedure is used to ensure such secure communication. The steps in the implementation of this procedure are shown in Figure 2. When the intelligent card is inserted into the decoder, the microprocessor 8 in the CAM 4 will produce two random numbers Ci and A. The microprocessor 8 will encrypt the random numbers Ci and A in the first message using the public key from the CAM 4. The first message thus obtained is transmitted to the intelligent card 5 and the microprocessor 10 will decrypt that first message using the secret key from CAM 4. After that, the microprocessor 10 will return the second message to CAM 4, the content of that message being a random number A encrypted with a number Ci used as an encryption key. The microprocessor 8 of the CAM 4 decrypts this second message and checks the correctness of the number A. If the random number A is indeed correct, it can therefore be assumed that the inserted intelligent card is authorized, and the CAM 4 will forward the authorization control messages containing the code word for the authorization control to the intelligent card 5 which will process the authorization control message and output the control word in a conventional manner. However, in the return message to the CAM 4, the intelligent card will forward the extracted control word encrypted with the key Ci and these control words will be decrypted by the microprocessor 8 using the same key Ci. As soon as someone tries to replace the inserted intelligent card 5 with another card, for example by replacing the authorized intelligent card 5 with an unauthorized card, the CAM 4 will instantly detect this change because Ci will not be known to the new intelligent card, so the CAM 4 will no longer be able to decipher the return messages containing the control word. Accordingly, the decryption unit 7 will be disabled.

Opisani postupak može se na isti način koristiti za osiguranje sigurne komunikacije između CAM 4 i dekodera pri čemu se koristi isti protokol kako je prikazano na slici 2. Konačno, podrazumijeva se da će u slučaju da je novi CAM 4 priključen na ostale dijelove dekodera, mikroprocesor 6 dekodera generirati dva slučajna broja Ci i A te da će čim mikroprocesor 6 dešifrira drugu poruku primljenu od mikroprocesora 8 iz CAM 4 i utvrdi da je slučajni broj A ispravan, ključ Ci biti nadalje korišten u svim prijenosima podataka između CAM 4 i mikroprocesora 6.The described procedure can be used in the same way to ensure secure communication between the CAM 4 and the decoder, using the same protocol as shown in Figure 2. Finally, it is understood that in case the new CAM 4 is connected to other parts of the decoder, the microprocessor will 6 decoder to generate two random numbers Ci and A and that as soon as the microprocessor 6 decrypts the second message received from the microprocessor 8 from the CAM 4 and determines that the random number A is correct, the key Ci will be further used in all data transfers between the CAM 4 and the microprocessor 6.

Ovaj izum nije ograničen gore navedenim implementacijama koje mogu varirati na više načina unutar opsega patentnih zahtjeva. Kao primjer daljnje implementacije, CAM (modul za uvjetovani pristup odn. jedinica za dešifriranje) može biti dio dekodera. Dekoder će tada zahtijevati od inteligentne kartice da se autorizira kako bi se ostvarila sigurna komunikacija između inteligentne kartice i dekodera.This invention is not limited by the above implementations which may vary in a number of ways within the scope of the claims. As an example of a further implementation, the CAM (conditional access module or decryption unit) may be part of the decoder. The decoder will then require the smart card to be authorized in order to establish secure communication between the smart card and the decoder.

Claims (12)

Translated fromCroatian

1. Postupak kojim se omogućava sigurna komunikacija između dva uređaja, naznačen time, da prvi uređaj generira slučajan ključ (Ci) i prenosi navedeni ključ drugom uređaju u prvoj poruci šifriranoj korištenjem javnog ključa, pri čemu navedeni drugi uređaj dešifrira prvu šifriranu poruku pomoću odgovarajućeg tajnog ključa kako bi pribavio navedeni slučajni ključ (Ci) a gdje se spomenuti slučajni ključ koristi za šifriranje prijenosa podataka između navedenih uređaja.1. A method for enabling secure communication between two devices, characterized in that the first device generates a random key (Ci) and transmits said key to the second device in a first message encrypted using a public key, wherein said second device decrypts the first encrypted message using a corresponding secret key to obtain said random key (Ci) and wherein said random key is used to encrypt data transmission between said devices.2. Postupak u skladu sa zahtjevom 1, naznačen time, da nakon dešifriranja navedene poruke, navedeni drugi uređaj najprije vraća navedeni slučajan ključ (Ci) u drugoj šifriranoj poruci s autorizacijom navedenom prvom uređaju.2. The method according to claim 1, characterized in that after decrypting said message, said second device first returns said random key (Ci) in a second encrypted message with authorization to said first device.3. Postupak u skladu sa zahtjevom 2, naznačen time, da za omogućavanje navedene autorizacije navedeni prvi uređaj nadalje generira slučajan broj (A) te prenosi navedeni slučajan broj (A) zajedno s navedenim slučajnim ključem (Ci) u navedenoj prvoj šifriranoj poruci do drugog uređaja, a pri četnu drugi uređaj koristi navedeni slučajan broj (A) za autorizaciju u drugoj šifriranoj poruci,3. The method according to claim 2, characterized in that to enable said authorization said first device further generates a random number (A) and transmits said random number (A) together with said random key (Ci) in said first encrypted message to the second device, and at first another device uses the specified random number (A) for authorization in another encrypted message,4. Postupak u skladu sa zahtjevom 3, naznačen time, da navedeni drugi uređaj šifrira navedeni slučajni broj (A) navedenim slučajnim ključem (Ci) kako bi izveo navedenu drugu šifriranu poruku.4. The method according to claim 3, characterized in that said second device encrypts said random number (A) with said random key (Ci) to derive said second encrypted message.5. Primjena postupka iz bilo kojeg od prethodnih zahtjeva u dekoderu za TV sustav s karticom, naznačenog time, da spomenuti dekoder sadrži modul za uvjetovani pristup (CAM) te inteligentnu karticu (SC), pri čemu se navedeni postupak primjenjuje kako bi se omogućila sigurna komunikacija između modula za kontrolu pristupa i inteligentne kartice.5. Application of the method from any of the preceding claims in a decoder for a TV system with a card, characterized in that said decoder contains a conditional access module (CAM) and an intelligent card (SC), wherein said method is applied to enable secure communication between the access control module and the intelligent card.6. Primjena postupka iz bilo kojeg od zahtjeva 1 do 4 u dekoderu za TV sustav s karticom, naznačenog time, da spomenuti dekoder sadrži modul za uvjetovani pristup (CAM) te inteligentnu karticu (SC), pri čemu se navedeni postupak primjenjuje kako bi se omogućila sigurna komunikacija između dekodera i modula za uvjetovani pristup.6. Application of the method from any one of claims 1 to 4 in a decoder for a TV system with a card, characterized in that said decoder contains a conditional access module (CAM) and an intelligent card (SC), wherein said method is applied in order to enabled secure communication between the decoder and the conditional access module.7. Dekoder za TV sustav s karticom, naznačen time, da sadrži modul za uvjetovani pristup i inteligentnu karticu pri čemu navedeni modul za uvjetovani pristup ima sposobnost generirati slučajan ključ (Ci), šifrirati navedeni ključ u prvoj šifriranoj poruci metodom javnog ključa, prenijet; navedenu prvu šifriranu poruku do inteligentne kartice pri čemu spomenuta inteligentna kartica ima sposobnost prihvatiti i dešifrirati navedenu prvu šifriranu poruku kako bi pribavila navedeni slučajni ključ, šifrirati prijenos podataka do modula za uvjetovani pristup navedenim slučajnim ključem, pri čemu navedeni modul za uvjetovani pristup ima sposobnost dešifrirati navedene podatke prihvaćene od inteligentne kartice.7. A decoder for a TV system with a card, characterized in that it contains a conditional access module and an intelligent card, wherein said conditional access module has the ability to generate a random key (Ci), to encrypt said key in the first encrypted message using the public key method, transmitted; said first encrypted message to the intelligent card, wherein said intelligent card is capable of accepting and decrypting said first encrypted message to obtain said random key, encrypting data transmission to the conditional access module with said random key, wherein said conditional access module is capable of decrypting specified data accepted by the intelligent card.8. Dekoder u skladu sa zahtjevom 7, naznačen time, da navedena inteligentna kartica ima sposobnost vratiti navedeni slučajan ključ modulu za uvjetovani pristup u drugoj šifriranoj poruci s autorizacijom.8. A decoder according to claim 7, characterized in that said intelligent card is capable of returning said random key to the conditional access module in a second encrypted authorization message.9. Dekoder u skladu sa zahtjevom 8, naznačen time, da navedena svojstva modula za uvjetovani pristup nadalje uključuju generiranje slučajnog broja koji je uključen u navedenu prvu šifriranu poruku, pri čemu je inteligentna kartica prilagođena za korištenje navedenog slučajnog broja kao autorizacije u drugoj šifriranoj poruci.9. The decoder of claim 8, wherein said conditional access module features further include generating a random number included in said first encrypted message, wherein the smart card is adapted to use said random number as an authorization in the second encrypted message .10. Dekoder za TV sustav s karticom, naznačen time, da sadrži modul za uvjetovani pristup i inteligentnu karticu, pri čemu navedeni dekoder ima sposobnost generirati slučajan ključ (Ci), šifrirati navedeni ključ u prvoj šifriranoj poruci metodom javnog ključa, prenijeti navedenu prvu šifriranu poruku do modula za uvjetovani pristup pri čemu spomenuti modul za uvjetovani pristup ima sposobnost prihvatiti i dešifrirati navedenu prvu šifriranu poruku kako bi pribavio navedeni slučajni ključ, šifrirati prijenos podataka do dekodera navedenim slučajnim ključem, pri čemu navedeni dekoder ima sposobnost dešifrirati navedene podatke prihvaćene od modula za uvjetovani pristup.10. A card TV system decoder comprising a conditional access module and an intelligent card, wherein said decoder is capable of generating a random key (Ci), encrypting said key in a first encrypted message using a public key method, transmitting said first encrypted message to the conditional access module, wherein said conditional access module is capable of accepting and decrypting said first encrypted message to obtain said random key, encrypting the data transmission to the decoder with said random key, wherein said decoder is capable of decrypting said data received from the module for conditional access.11. Dekoder u skladu sa zahtjevom 10, naznačen time, da navedeni modul za uvjetovani pristup ima sposobnost vratiti navedeni slučajan ključ dekoderu u drugoj šifriranoj poruci s autorizacijom.11. The decoder of claim 10, wherein said conditional access module is capable of returning said random key to the decoder in a second encrypted authorization message.12. Dekoder u skladu sa zahtjevom 11, naznačen time, da navedena svojstva dekodera nadalje uključuju generiranje slučajnog broja koji je uključen u navedenu prvu šifriranu poruku, pri čemu je modul za uvjetovani pristup prilagođen za korištenje navedenog slučajnog broja kao autorizacije u drugoj šifriranoj poruci.12. The decoder according to claim 11, characterized in that said features of the decoder further include generating a random number included in said first encrypted message, wherein the conditional access module is adapted to use said random number as authorization in the second encrypted message.